ნადები თუ კოროზია: როგორ კითხულობენ წყლის ანალიზს ლანჟელიესა და რიზნარის ინდექსები
წყალი იშვიათად არის „უბრალოდ ხისტი“ ან „უბრალოდ რბილი“. ის ან კალციუმის კარბონატის კედლებზე დალექვისკენ მიისწრაფვის, ან მისი გახსნისკენ, მასთან ერთად კი ლითონზე დამცავი ფენისაც. რომელ მხარეს აირჩევს, დამოკიდებულია არა მხოლოდ სიხისტეზე, არამედ ხუთი მაჩვენებლისა და ტემპერატურის ერთობლიობაზე. ვნახოთ, როგორ ითვლიან ამ ერთობლიობას და რა გამომდინარეობს გაანგარიშებიდან ბოილერისთვის, მილებისთვის და წყალმომზადების არჩევისთვის.
რა განსაზღვრავს სინამდვილეში ნადებს
ნადები საყოფაცხოვრებო და სამრეწველო სისტემებში ძირითადად კალციუმის კარბონატია. ის გამოიყოფა, როცა წყალში კალციუმისა და კარბონატ-იონების მეტია, ვიდრე მას ხსნარში შეუძლია შეინარჩუნოს. ეს უნარი ოთხ რამეზეა დამოკიდებული:
- ✓კალციუმის სიხისტე — რამდენი კალციუმია წყალში.
- ✓ტუტიანობა — რამდენი ჰიდროკარბონატი და კარბონატია, რომლებისგანაც კარბონატ-იონი წარმოიქმნება.
- ✓pH — რაც უფრო მაღალია, მით უფრო დიდი წილი ჰიდროკარბონატებისა გადადის კარბონატ-იონში.
- ✓ტემპერატურა — მარილების უმეტესობისგან განსხვავებით, კალციუმის კარბონატი გაცხელებისას უარესად იხსნება.
მეხუთე მაჩვენებელი, საერთო მარილშემცველობა, უფრო სუსტად მოქმედებს: რაც მეტი უცხო იონია წყალში, ხსნადობა მით ოდნავ მაღალია.
ამიტომ ერთნაირი სიხისტის წყალი შეიძლება საპირისპიროდ მოიქცეს. ხისტი, მაგრამ მჟავე წყალი დაბალი ტუტიანობით თითქმის არ იძლევა ნადებს და ამავე დროს ლითონს ჭამს. საშუალო სიხისტის წყალი მაღალი ტუტიანობით და 8-ზე მაღალი pH-ით მკვრივ ნადებს უკვე ზომიერი გაცხელებისას იძლევა.
ლანჟელიეს ინდექსი: ზეგაჯერებულია წყალი თუ არა
ლანჟელიეს გაჯერების ინდექსი (LSI) ადარებს წყლის ფაქტობრივ pH-ს გაჯერების pH-ს — მნიშვნელობას, რომლის დროსაც იგივე კალციუმის, ტუტიანობის, მარილშემცველობისა და ტემპერატურის მქონე წყალი კალციუმის კარბონატთან ზუსტ წონასწორობაში იქნებოდა.
LSI = pH − pHs
გაჯერების pH ითვლება ფორმულით pHs = (9,3 + A + B) − (C + D), სადაც:
- ✓A = (lg TDS − 1) / 10, TDS — საერთო მარილშემცველობა მგ/ლ-ში;
- ✓B = −13,12 · lg(t + 273) + 34,55, t — ტემპერატურა °C-ში;
- ✓C = lg(Ca) − 0,4, Ca — კალციუმის სიხისტე მგ/ლ-ში CaCO₃-ზე გადაანგარიშებით;
- ✓D = lg(Alk), Alk — ტუტიანობა მგ/ლ-ში CaCO₃-ზე გადაანგარიშებით.
ინდექსი მარტივად იკითხება. დადებითი LSI — წყალი ზეგაჯერებულია და კალციუმის კარბონატის დალექვისკენ არის მიდრეკილი. უარყოფითი — გაუჯერებელია და მისი გახსნისკენ არის მიდრეკილი: კედლებზე დამცავი კარბონატული ფენა არ წარმოიქმნება, ლითონი კოროზიისთვის ღიაა. ნულის ახლოს — წონასწორობა.
ინდექსი მიმართულებას აჩვენებს და არა სიჩქარეს. LSI +0,3 არ ნიშნავს, რომ ბოილერი ერთ თვეში ნადებით აივსება: სიჩქარე ასევე დამოკიდებულია კალციუმის რაოდენობაზე, ნაკადის რეჟიმსა და ზედაპირის მასალაზე. მაგრამ ინდექსის ნიშანი საიმედოდ პასუხობს მთავარ კითხვას — იქნება ნადები თუ არა.
რიზნარის ინდექსი: რამდენად ძლიერია მიდრეკილება
რიზნარის ინდექსი (RSI) იმავე სიდიდეებზეა აგებული, მაგრამ სხვაგვარად არის მოწყობილი: RSI = 2·pHs − pH. ის რეალურ მილსადენებზე დაკვირვებით არის მიღებული და პროცესის ინტენსივობას უკეთ ასახავს. ჩვეულებრივ მას ასე კითხულობენ: 6-ზე დაბლა — წყალი ნადებს ლექავს, მით უფრო ძლიერად, რაც უფრო დაბალია მნიშვნელობა; 6-დან 7-მდე — სტაბილურთან ახლოს მყოფი ზონა; 7-ზე მაღლა — წყალი აგრესიულია, 8-ზე მაღლა — შესამჩნევად კოროზიული.
პრაქტიკაში ორივე ინდექსს ერთად ითვლიან. თუ ისინი ერთმანეთს ეთანხმება, დასკვნას შეიძლება ენდოთ. თუ განსხვავდება — წყალი ზღვარზეა და გადაწყვეტილება მარაგით უნდა მიიღოთ.
მაგალითის განხილვა: ერთი წყალი, ორი ტემპერატურა
ავიღოთ ჭაბურღილის წყალი შემდეგი ანალიზით: კალციუმის სიხისტე 250 მგ/ლ CaCO₃-ზე გადაანგარიშებით (დაახლოებით 5 მგ-ეკვ/ლ), ტუტიანობა 200 მგ/ლ CaCO₃-ზე გადაანგარიშებით, მარილშემცველობა 400 მგ/ლ, pH 7,6. გამოვთვალოთ ინდექსები ცივი წყლისთვის 15 °C-ზე და ბოილერში მყოფი წყლისთვის 60 °C-ზე.
| სიდიდე | 15 °C, ცივი მილი | 60 °C, ბოილერი |
|---|---|---|
| A | 0,16 | 0,16 |
| B | 2,28 | 1,46 |
| C + D | 4,30 | 4,30 |
| pHs | 7,44 | 6,62 |
| LSI | +0,16 | +0,98 |
| RSI | 7,3 | 5,6 |
ცივ მილში წყალი წონასწორობასთან ახლოსაა: LSI ოდნავ მაღლაა ნულზე, RSI სტაბილურ ზონაშია. ცივ წყალსადენში ნადები არ იქნება. ბოილერში იგივე წყალი იძლევა LSI-ს დაახლოებით +1 და RSI-ს 6-ზე დაბლა — ნადებისკენ მკაფიო მიდრეკილება. სწორედ ამიტომ საჩივარი „წყალი ნორმალურია, თბოგადამცვლელი კი ნადებით ივსება“ თითქმის ყოველთვის ორივე ნაწილში მართალია.
ერთი შენიშვნა გაანგარიშებასთან დაკავშირებით. მასში გამოყენებულია ოთახის ტემპერატურაზე გაზომილი pH. გაცხელებისას წყლის pH-იც იცვლება და ზუსტი გაანგარიშება ამას ითვალისწინებს. წყალმომზადების შესახებ გადაწყვეტილებისთვის გამარტივებული გაანგარიშება საკმარისია: ის სწორად აჩვენებს მიმართულებასა და სიდიდის რიგს.
რა ვუყოთ შედეგს
გადაწყვეტილება დამოკიდებულია იმაზე, საით მიუთითებს ინდექსი და რა ტემპერატურაზე.
წყალი გაცხელებისას ნადებისკენ არის მიდრეკილი. ძირითადი ხერხია დარბილება იონმიმოცვლით ფისზე: კალციუმი და მაგნიუმი ნატრიუმით ჩანაცვლდება, ფორმულაში C ეცემა, pHs იზრდება, ინდექსი ქვემოთ მიდის. მცირე ცხელი წყალმომარაგების სისტემებისთვის იყენებენ პოლიფოსფატების ან ნადების სხვა ინჰიბიტორების დოზირებასაც დოზირების სადგურით: კალციუმის კარბონატი ამ დროს წყალში რჩება, მაგრამ კედლებზე უარესად კრისტალდება.
დარბილებული წყალი აგრესიული ხდება. ეს დარბილების მეორე მხარეა და მას უფრო იშვიათად იხსენებენ. იონმიმოცვლითი დანადგარის შემდეგ ნულთან ახლოს მყოფი სიხისტის წყალს მკვეთრად უარყოფითი LSI აქვს: კედლებზე კარბონატული ფენა არ წარმოიქმნება, ძველი კი იხსნება. მოთუთიებული ფოლადისა და სპილენძის ქსელებში ეს კოროზიის ზრდით ვლინდება. ამიტომ ცხელი წყალმომარაგებისთვის წყალს ხშირად ნულამდე არ არბილებენ: დანადგარის გამოსავალზე საწყისი წყლის შერევას აყენებენ და ტოვებენ ნარჩენ სიხისტეს, რომლის დროსაც ინდექსი ნულის ახლოს ნარჩუნდება. Duplex შესრულების დანადგარები დარბილებულ წყალს უწყვეტად აწვდის ერთ-ერთი ბალონის რეგენერაციის დროსაც — ეს მნიშვნელოვანია, როცა შერევა მუდმივ ნაკადზეა მორგებული.
წყალი უკვე საწყის სახეში აგრესიულია. დამახასიათებელია რბილი ზედაპირული წყლისთვის და უკუოსმოსის პერმეატისთვის, რომელშიც თითქმის არც კალციუმია და არც ტუტიანობა. აქ წყალს ასტაბილურებენ: ასწორებენ pH-ს, ატარებენ მინერალურ ჩატვირთვაში, რომელიც კალციუმსა და ტუტიანობას ამატებს, ან დოზავენ კოროზიის ინჰიბიტორს.
შემდეგი ნაბიჯები
გაანგარიშებისთვის საჭიროა ხუთი სიდიდე ერთი ოქმიდან: კალციუმის სიხისტე (საერთოსგან ცალკე), ტუტიანობა, pH, საერთო მარილშემცველობა და სინჯის აღების ტემპერატურა. თუ ოქმში მხოლოდ საერთო სიხისტეა, გაანგარიშება გაზრდილი გამოვა: მაგნიუმი ფორმულაში არ შედის. როგორ შევუკვეთოთ ანალიზი და წავიკითხოთ ოქმი, განხილულია სტატიაში წყლის ანალიზის შესახებ.
გამოთვალეთ ინდექსები ორი ტემპერატურისთვის — ცივი წყლისა და თქვენი ბოილერის ან თბოგადამცვლელის სამუშაო ტემპერატურისთვის. თუ სამუშაო ტემპერატურაზე LSI ნულზე მაღალია, RSI კი 6-ზე დაბალი, საჭიროა დაცვა ნადებისგან: იხილეთ იონმიმოცვლითი დანადგარები გამოსავალზე შერევით ან ინჰიბიტორის დოზირება. თუ უარყოფითი LSI უკვე ცივ წყალში მიიღეთ — ჯერ სტაბილიზაცია და მხოლოდ შემდეგ საუბარი ნებისმიერ სხვა აღჭურვილობაზე.
